1598005352-c8ee7d2a5515e9724b112e615ad75d2e (811199), страница 15
Текст из файла (страница 15)
е. к такому же, какое было в тот же момент предыдущего цикла). На рис. 7-4 изображен противоточный тепловой регенератор. Предполагается, что в циклическом режиме регенератор работает следующим образом. Нагретое рабочее тело с пос(полу(ной п(вмпературой на входе проходит через насадку слева направо, отдает ей часть теплоты и выходит через правый конец с переменной температурой, меньшей, чем температура на входе. Затем подача нагретого рабочего тела прекращается, и все рабочее тело выходит из насадки с правой стороны. После этого в насадку справа поступает холодное рабочее тело при постоянной температуре: оно проходит через насадку, нагревается от аккумулированной ранее насадкой теплоты и выходит через левый конец с переменной тем- а пературой, всегда большей, чем Ф в температура на входе.
Далее подача холодного рабочего тела Рнс. 7-4. Тепловой Рсгснср втор с прекращается, и все рабочее "рбт"ното"о" ! — нагретое рабочее тела А входит в телО вЫхОдит ЧЕРЕЗ ЛЕВЫи КОНЕН насадку прн постоянмой входной темпензсадки ззВепшая рабочий цикл ратуре (нервов нагревания, «лн период р р горячего дутья); у — нагретое раоочее На рИС. 7-5 ПОКЗЗЗНО ВОЗ- тело А выходит из насадки с переменной температурой, всегда меньшей, чем во МОжНОЕ ИЗМЕНЕНИЕ ВО ВРЕМЕНИ впускном(горячем) клапане.
Этзперемеи- ная температура все время возрастает, В РаЗЛИЧНЫХ МЕСТЗХ НЗСЗДКИ асям тически прнбл -аясь к темпера- тЕМПЕратурЫ СаМОй НаеадКИ И туре рабочего тела во впускном клапане; Л вЂ” течение рабочего тела А прекражается; рабОЧЕГО тЕЛа дЛя рЕГЕНЕратара в насадку наступает холодное рабочее с циклическим режимом работы. ел в при зови й . д й ппе а- туре (период очлаждеяня, нлн период На рнеуиКЕ ПрИВЕдЕНа ОдНа ИЗ холодного дутья); à — холодное Рабочее тело В выходит из насадив с переменной ВОЗМОЖНЫХ ТЕМПЕраТурНЫХ ЗЗВИ" температурой, всегда большей.
чем во СИМОСТЕй для НЕКОТоръ(х цро впускном (холодком) клапане. Эта пере- меимая температура все время уменьша- МЕжутОЧНЫХ ТОЧЕК рЕГЕНЕратОра ется, асимптотически приближаясь и тем. при циклическом режиме его работы. Диапазон от а до Ь вЂ” период нагревания (период горячего дутья). В начале периода горячего дутья температура рабочего тела повышается от А до В и, начиная с В, увеличивается, асимптотически приближаясь к постоянной входной температуре горячего потока.
В период нагревания вследствие передачи теплоты от рабочего тела к насадке, температура насадки повышается от Х до У: В точке б поток рабочего тела сменяется иа холодный; диапазон от Ь до с — период охлаждения (период холодного дутья). Вследствие изменения направления потока температура рабочего тела уменьшается от С до 0 и, начиная с точки О, уменьшается, асимптотически приближаясь к постоянной входной температуре холодного потока.
В период охлаждения вследствие передачи теплоты от насадки к рабочему телу температура насадки снижается от У до Х. Поля температур для рабочего тела и для насадки в момент изменения направления потока приведены на рис. 7-6. 73 Верхние кривые характеризуют температуру рабочего тела и насадки в конце подачи (дутья) горячего рабочего тела и в начале холодного, нижние кривые — температурные условия в конце подачи холодного рабочего тела и в начале горячего. В любой точке по длине насадки температуры могут колебаться в диапазоне между верхней и нижней кривыми в соответствии с зависимостями, подоб. ными тем, что приведены на рис. 7-5.
Цикл регенератора состоит из четырех периодов, -Рассматривая течение нагретого рабочего' тела, будем называть периодом дутья и сг Ох с ь"- Время длина регенграглзра Рис. 7-6. Пространственное изменение температур рабочего тела и насадки в рсгснсраторе при циклическом режима работы для момента изменения направления горячего потока рабочего тела на холодный, имеющими, соотвстствснно, входные температуры Р н ч.
а — температура рабочега тела н каната горя. чегО дутья; Ь вЂ” температур» насадки а конца горячага н начала холодного дутья; с — тамлература насадка а конце холодного дутья; г — температура рабочего тала н конца хо. ладного дутья.
Точки А, С, К, У отнссятчя к углоаням А, С, Хн урнс. т-б, Рис. 7-5. Зависимость температуры рабочего тела и насадки рсгснсратора от времени, 74 время, за которое вся масса рабочего тела проходит какую-либо точку регенератора; периодом реверса назовем время между двумя последовательными поступлениями в насадку регенератора рабочего тела. Аналогичные периоды дутья и реверса имеют место и для течения холодного рабочего тела. Как указал в 1948 г. Илифф, в работающих регенераторах на практике периоды дутья и реверса совпадают, поскольку последняя вводимая порция рабочего тела вытесняется другим рабочим телом через отверстие, служащее для ее входа. Если представить себе идеальный регенератор, период дутья в нем всегда меньше, чем период реверса, на время, которое требуется частице газа для прохождения от одного конца регенератора до другого.
Поэтому, если этим обстоятельством пренебречь, нужно предположить, что время прохождения настиг!ос через регенератор мало по сравнению с полным временем дутья. В целях облегчения анализа работы регенератора были приняты и другие важные упрощающие предположения, некоторые из них кратко сформулированы ниже. 1. Теплопроводность насадки должна быть постоянной. Нуссельт рассматривал четыре случая: а) теплопроводность насадки бесконечно велика; это означает, что в насадке нет градиента температуры; расчеты Нуссельта указывают на плохие характеристики в этом случае; б) теплопроводность насадки бесконечно велика в направлении, параллельном потоку рабочего тела, и конечна в направлении, перпендикулярном потоку. На практике это можетбытьдостигнуто в случае очень короткого регенератора с насадкой, имеющей толстые стенки; в) теплопроводность насадки в направлении, параллельном потоку, равна нулю, а в направлении, перпендикулярном потоку, бесконечно велика; г) теплопроводность насадки в направлении, параллельном потоку, равна нулю, а в направлении, перпендикулярном потоку, конечна.
Случаи «в» и «г» в наибольшей степени соответствуют реальному регенератору, но, к сожалению, их анализ весьма сложен. Шульц (Яс)уц!!х, 1951 г.), Типлер, (1947 г.) и Ханеманн (Наппешапп, 1948 г.) рассмотрели влияние продольной теплопроводиости по стенкам каналов регенератора и показали, что в различных случаях это влияние дает незначительный эффект. Саундерс (Яацпдегз) и Смоленик (8шо1еп1ес, 1948 г.) установили, что для многослойных насадок типа сеток или для огнеупорных насадок влияние теплопроводности почти ие играет роли. 2. Удельные теплоемкости рабочих тел и насадки не зависят от температуры.
3. Рабочие тела движутся во взаимно противоположных направлениях; при этом считается, что в поперечном сечении их температуры на входе постоянны и не зависят от времени. 4, Коэффициента» теплоотдачи и скорости рабочих тел постоянные, независящие от времени и координат, хотя и могут быть различными для каждого рабочего тела.. 5. Массовый расход каждого рабочего тела втечениепериода дутья постоянный (хотя они и могут отличаться между собой), а периоды дутья могут быть различными.
По-видимому, имеется небольшое число теоретических работ, в которых рассматривается регенеративный процесс при условиях, отличных от предположений 2 — 4, и большинство имеющихся данных относится к режимам с постоянными временами дутья и равными потоками массы. И тем не менее Джонсон (1952 г.), Саундерс и Смоленик исследовали этот последний случай. Кроме того, Саундерсом и Смолеником для частного случая было также рассмотрено и влияние переменной удельной теплоемкости рабочего тела и насадки. Они пришли к выводу, что предположения, сделанные в 2, приводят к ошибке менее чем в 1%.
Другой интересный (но нереальный) случай, рассматривавшийся Нуссельтом в 1927 г., относился к регенератору с бесконечно малым 75 периодом реверса, т. е. с бесконечно большой частотой изменений направлений рабочих тел. Теория этого случая достаточно проста и соответствует «рекуператору» или обычному противоточному теплообменнику с непрерывным движением двух рабочих тел, разделенных металлическими стенками. Тлж ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ Результаты расчетов регенераторов, удовлетворяющих вышеизложенным условиям, могут быть представлены различными зависимостями. Представляет интерес ряд кривых, полученных Хаузе- ном, приведенных на а дд ~п»н рис. 7-7.
Их можно дополйге»'и " нить аналогичными кривые»е ми, рассчитанными Джонсоном, Саундерсом и Смоь р леником. Эти кривые покаЕда ф зывают, что эффективность й регенератора зависит от двух безразмерных параметров, называемых (по Хаузену) приведенной длиной Л н приведенным периодом П. Приведенная длина (в направлении потока) определяется как д ж га дд ед дд ЬАБ Придеденнаа длина регенераамра Л Л= —, УС Рнс. 7-7.
К. и. д. регенератора в аавнснпостнот приведеннойханны Лн приведен- где й — коэффициент тепного периода П (по Хауаену) лоотдачи между рабочим телом и насадкой на единицу поверхности; А — поверхность насадки на единицу длины; У вЂ” объемная скорость потока рабочего тела; С вЂ” удельная теплоемкость рабочего тела при постоянном давлении; 1.— длина насадки. Приведенный период определяется как П= —, МС где Л и А определены выше; М вЂ” масса насадки; С вЂ” удельная теплоемкость насадки; 2 — время дутья. Обычно Л н П связаны отношением П УС Х (7 — Р Л МС Ь называемым фактором использования и представяющнм собой отношение количества теплоты, воспринятой рабочим телом при дутье, к количеству теплоты, накопленной насадкой. 76 На практике регенераторы могут иметь различные приведенные периоды и приведенные длины для горячего и холодного дутья, так что должны рассматриваться четыре значения этих параметров.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
